| 研究課題/領域番号 |
21H04942
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
比嘉 充 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30241251)
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| 研究分担者 |
田中 俊彦 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00179772)
奥村 哲也 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10380817)
杉本 悠 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (30848841)
松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40345393)
通阪 栄一 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (40363543)
木村 睦 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (60273075)
Jiang Fei 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (60734358)
垣花 百合子 山口大学, 大学院創成科学研究科, 学術研究員 (90592014)
鈴木 祐麻 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00577489)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)
2023年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2022年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2021年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
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| キーワード | イオン交換膜 / 塩分濃度差エネルギー / 逆電気透析発電 / 再生可能エネルギー / 塩分濃度差発電 / 逆電気透析 / 海水 / 淡水 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではRED発電の実用化を目指して
(1)超薄膜・超低抵抗イオン交換膜、(2)凹凸流路一体型セルで構築された高効率SGE変換セル、(3)RED前処理に特化した陽・陰イオン交換ナノファイバーろ過装置、(4)スタック無解体洗浄法、(5)大型化のためのRED性能を予測するREDシミュレータおよび原型モジュール、(6)RED用パワーコンディショナー
の開発を行う。これらに基づいて実証型RED発電システムの試設計を行ことでRED発電システムを飛躍的に高性能化・大型化し、国産の再エネ型ベースロード電源となり得るRED発電システムの実用化を加速する。
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| 研究成果の概要 |
イミダゾール側鎖をもつパリレン薄膜と、高分子電解質に適した紡糸法である溶液ブロー紡糸法を用いてイオン交換ナノファイバーの開発を行った。これらにより逆電気透析（RED）用の超低抵抗膜を作製する見通しを得た。また数値流体解析技術を用いてイオン交換膜の最適な凹凸構造を計算し、平膜状イオン交換膜よりプロファイル（ＰＦ）膜を作製した。このPＦ膜を使用したスタックは、平膜より44％高い出力密度が得られた。酵素とNaClなどの洗浄方法を組み合わせることでバイオフォルムの除去に有効なRＥＤ用洗浄方法を開発した。また種々の工業排水を利用したＲＥＤ特性を評価した結果、グロス出力密度2.3 W/m2が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
塩分濃度差エネルギー（SGE）は、海水1 m3と淡水1 m3の混合で約500 Whのエネルギーが発生する。このSGE変換技術である逆電気透析（RED）発電は、海水と淡水をRED装置に供給するだけで発電する非常にシンプルで安全な発電方法である。RED発電は国内エネルギーの再エネ化率、エネルギー自給率の向上に大きく貢献できる。またRED発電はほぼ100%の高稼働率を有し、再エネ型ベースロード電源になり得る。さらにRED発電は風力発電の約1/200、太陽光発電の約1/50の設置面積で同等の発電出力が得られ、地下設置も可能であることから都市近郊での事業展開が期待できる。
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